Расчет жесткости полимерных элементов «Tecspak». Расчет и подбор оптимального количества элементов (Расчетная часть дипломного проекта "Ударно-тяговое (автосцепное) оборудование грузовых вагонов")

II. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Расчет жесткости полимерных элементов «Tecspak» .

          За основу взяты элементы ТЕКС ПАК фирмы ˝Miner˝, комплект которых состоит из пяти элементов. ГУП ПО УВЗ были испытаны данные  элементы.

                                                                                                       Таблица №   

Пружинный комплект	Твердость по Шору-В	Деформация Х, мм	Максимальная сила Nmax, тс	Энергоемкость, кДж
Tecspack	92	89	37.7	10.6

Рис.     Комплект полимерных элементов «Tecspack»

              Расчет жесткости полимерных элементов Tecspack Соединение элементов последовательное:

где  Nmax - максимальная сила, действующая на комплект при полном

сжатии;

        Х - ход аппарата;

        С1 - жесткость одного элемента;

        y - количество элементов в комплекте

 За основу взяты  полимерные элементы Tecspack ,  испытанные лабораторией ГУП ПО УВЗ , комплект которых состоит из пяти элементов.

1. Расчет жесткости полимерного элемента Tecspack фирмы: „Miner”

 

Х=90 мм 

2.2 Расчет .и подбор оптимального количества  элементов.

Исходя из новых требований МПС  сила начальной затяжки должна быть Ро=100...400 кН,

чему не соответствует аппарат Ш-6-ТО-4У

Расчет комплекта с восемью элементами

Исходные данные:

Предполагаемое количество элементов

Начальная затяжка аппарата, мм

Конструктивный ход, мм

Расчет параметров полимерного комплекта, состоящего из восьми  элементов Tecspack

Расчет жесткости комплекта:

Расчет силы начальной затяжки:

Расчет максимальной силы:

Расчет комплекта с семью элементами

Исходные данные:

Предполагаемое количество элементов

Начальная затяжка аппарата, мм

Конструктивный ход, мм

Расчет параметров полимерного комплекта, состоящего из семи элементов Tecspack

Расчет жесткости комплекта:

Расчет силы начальной затяжки:

Расчет максимальной силы:

Расчет комплекта с шестью элементами

Исходные данные:

Предполагаемое количество элементов

Начальная затяжка аппарата, мм

Конструктивный ход, мм

Расчет параметров полимерного комплекта, состоящего из шести элементов Tecspack

Расчет жесткости комплекта:

Расчет силы начальной затяжки:

Расчет максимальной силы:

Полученные результаты данного расчета сведены в таблицу №    ,

Таблица №

Количество в комплекте	Жесткость С, кН/м	Сила начальной затяжки, кН	Максимальная сила при ходе 120 мм, кН
1 элемент	19,06
8 элементов	2,382	496,9	782,7
7 элементов	2,722	300,5	627,2
6 элементов	3,176	188	569,1

Исходя из полученных результатов, принимаем наиболее оптимальный вариант – возвратно-подпорный комплект из 6 элементов. При этом измениться установочный размер возвратно-подпорного устройства аппарата на 47,8 мм. Это привело к незначительному изменению отъемной крышки аппарата, что не повлияло  на принцип конструкции.

2.3 Расчет и подбор оптимальных

углов клинового узла.

Для более эффективной  работы поглощающего аппарата с новой конструкцией возвратно-подпорного узла, имеющего большую жесткость, чем у аппарата Ш-6-ТО-4У, необходимо изменить геометрию клина (Рис.  ).  Предварительные расчеты показали, что существенное влияние на характеристику аппарата влияют только угол a и угол g фрикционного клина (рис.  ). Поэтому дальнейший расчет и подбор оптимальных углов проводился только для a и g.  Для этого произведем расчет по формуле расчета энергоемкости №         и формуле расчета силы удара №     . Исходные данные возьмем те же, что и в расчете характеристик  аппарата. Данные расчета изображены в виде графиков на рисунках №              .

Рис.        Зависимость энергоемкости аппарата и силы удара от угла a.

Рис.        Зависимость энергоемкости аппарата и силы удара от угла g.

          Исходя из полученных графиков и учитывая, что максимально допустимая сила должна быть не более 3МН выбираем следующие значения для углов:

·  a=46°;

·  g=0,5°

Так как сила при этих углах не превышает 2,5 МН, что создает некоторый запас прочности для аппарата и достигаются оптимальные значения энергоемкости.

Геометрия клина и коэффициенты трения,

коэффициенты передачи.

Коэффициенты трения на вспомогательных поверхностях:

m₂=m₃=0,2;

r₂=r₃=arctg 0,2=11,31°;

          m₁ – коэффициент трения на главных рабочих поверхностях трения клина с корпусом. Принимается равным 0,34 (состояние поставки); 0,37; 0,4; 0,42 (начало периода приработки); 0,44; 0,45; 0,46; 0,47 (дальнейшая приработка и диапазон возможных колебаний в процессе эксплуатации у приработанного аппарата).

Вследствие желобчатой поверхности трения у клина (угол 120°) действительный коэффициент трения на главной поверхности определяется по формуле:

;

Коэффициент передачи определяется по формуле:

,

где   r₀=arctg m_0;

или                                             ,

где                 ,